具体实施方式
请参阅图2,本发明较佳实施方式的电源负载测试装置100用于对一被测电源进行动态负载测试。在本实施方式中,以所述被测电源为一VRM200为例对本发明进行说明。
电源负载测试装置100包括主控制器10、函数发生器20、拉载电路30、电流检测电路40、使能电路50、键盘电路60以及显示器70。函数发生器20用于产生一方波信号;拉载电路30用于根据所述方波信号动态地改变VRM200的输出电流;电流检测电路40用于配合主控制器10检测VRM200的输出电流Io,即负载电流,从而得到输出电流Io的斜率;所述主控制器10用于将输出电流Io的斜率与一预设斜率值进行比较,并根据比较结果相应控制函数发生器20调整所述方波信号的波形,直到输出电流Io的斜率与所述预设斜率值相等。
请一并参阅图3,主控制器10包括电性连接至电流检测电路40的电流检测引脚P1以及电性连接使能电路50的控制引脚P2。
拉载电路30包括电压跟随器U1、第一金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)Q 1、负载电阻R0、滤波电阻R1、限流电阻R2-R5以及滤波电容C1。电压跟随器U1包括同相输入端1、反相输入端2、输出端3以及控制端4。电压跟随器U1的同相输入端1通过限流电阻R2电性连接至函数发生器20,用于接收所述方波信号;反相输入端2依次通过滤波电阻R1及滤波电容C1电性连接至输出端3;输出端3通过限流电阻R3电性连接至第一MOSFET Q1的栅极g1;控制端4电性连接至使能电路50。第一MOSFET Q1的源极s1通过负载电阻R0接地,源极s1还电性连接至电压跟随器U1的反相输入端2;第一MOSFET Q1的漏极d1电性连接至VRM200的输出端。在本实施方式中,源极s1通过限流电阻R5电性连接电压跟随器U1的反相输入端2。限流电阻R5用于防止电压跟随器U1的反相输入端2上的电流对VRM的输出电流Io的测试造成影响。
电压跟随器U1的输出端3上的电压与其同相输入端1上的电压同相,且电压跟随器U1的放大倍数近似为1,因此,电压跟随器U1的输出端3输出的信号即为所述方波信号,所述方波信号驱动第一MOSFET Q1依次导通与截止,从而VRM200在负载电阻R0上产生一动态的电流,即VRM200的输出电流Io。
根据运算放大器的虚断特性,电压跟随器U1的反相输入端2的电流近似为零,因此,限流电阻R5上的压降很小,第一MOSFET Q1的源极s1上的电位近似等于电压跟随器U1的反相输入端2的电位。根据运算放大器的虚短特性,电压跟随器U1的同相输入端1的电位与反相输入端2的电位相等,因此,第一MOSFET Q1的源极s1上的电位的幅值等于所述方波信号的幅值。而负载电阻R0上的电流,即输出电流Io的值等于源极s1上的电位与负载电阻R0的阻值之商,如此,通过改变所述方波信号的幅值,即可改变输出电流Io的大小,从而,在相同的上升时间的情况下,输出电流Io越大,则其斜率越大。此外,由于所述方波信号的幅值改变时,输出电流Io的幅值也随之改变,因此,输出电流Io具有与所述方波信号相同的上升时间、下降时间、频率以及占空比,通过改变所述方波信号的上升时间以及下降时间,也可相应改变输出电流Io的上升时间及下降时间,在输出电流Io幅值不变的情况下,上升时间及下降时间越大,则其斜率越小。
在本实施方式中,拉载电路30还包括NPN型三极管Q2以及PNP型三极管Q3。NPN型三极管Q2以及PNP型三极管Q3用于增强所述方波信号对第一MOSFET Q1的驱动能力,避免所述方波信号失真无法正常驱动第一MOSFET Q1。具体地,电压跟随器U1的输出端3通过限流电阻R5电性连接至NPN型三极管Q2及PNP型三极管Q3的基极b1、b2。NPN型三极管Q2的集电极c1电性连接至+5V电源;发射极e1电性连接至PNP型三极管Q3的发射极e2,且发射极e1、e2之间的节点通过限流电阻R3电性连接至第一MOSFET Q1的栅极g1。PNP型三极管Q3的集电极c2电性连接至-5V电源。此外,当第一MOSFET Q1截止时,PNP型三极管Q3还用于使第一MOSFET Q1内的充电电容(图未示)迅速接地放电,从而使第一MOSFET Q1快速截止,从而提高第一MOSFET Q1的响应速度。
电流检测电路40包括运算放大器U2、限流电阻R6-R8以及反馈电阻R9。运算放大器U2包括同相输入端5、反相输入端6、输出端7以及控制端8。运算放大器U2的同相输入端5通过限流电阻R6电性连接至负载电阻R0与源极s1之间的节点;且同相输入端5与限流电阻R6之间的节点还通过限流电阻R8接地。反相输入端6通过限流电阻R7电性连接至负载电阻R0与地之间的节点;且反相输入端6与限流电阻R7之间的节点还通过反馈电阻R9电性连接至输出端7。输出端7电性连接至主控制器10。运算放大器U2用于将负载电阻R0上流过的所述输出电流Io放大后转换成电压信号输出至主控制器10的电流检测引脚P1,主控制器10根据该电压信号相应计算出输出电流Io,从而根据负载电阻R0上输出电流Io的变化判断出输出电流Io的斜率。
使能电路50电性连接至主控制器10,主控制器10通过使能电路50控制拉载电路30以及电流检测电路40的工作状态。具体地,使能电路50包括第二MOSFET Q4以及限流电阻R10。第二MOSFET Q4的栅极g2电性连接至主控制器10的控制引脚P2,源极s2接地,栅极d2电性连接至电压跟随器U1及运算放大器U2的控制端4、8。电压跟随器U1及运算放大器U2的控制端4、8与漏极d2之间的节点还通过限流电阻R10电性连接至一电源,如本实施方式中的+5V电源。主控制器10通过控制第二MOSFET Q4的导通与截止,相应改变控制端4及8的电平状态,从而控制电压跟随器U1及运算放大器U2开始工作或停止工作。在本实施方式中,控制端4及8均为高电平有效。如此,当主控制器10通过控制引脚P2发送一低电平信号(逻辑0)至第二MOSFET Q4时,第二MOSFET Q4截止,控制端4及8通过限流电阻R10连接至+5V电源而呈高电平,电压跟随器U1及运算放大器U2开始工作;而当主控制器10通过控制引脚P2发送一高电平信号(逻辑1)至第二MOSFET Q4时,第二MOSFET Q4导通,控制端4及8通过第二MOSFETQ4接地而呈低电平,电压跟随器U1及运算放大器U2停止工作。
可以理解,所述使能电路50也可仅连接至电压跟随器U1或者运算放大器U2的其中一个,从而主控制器10仅对电压跟随器U1或者运算放大器U2的其中一个的工作状态进行控制。
在本实施方式中,所述预设斜率值由电性连接至主控制器10的键盘电路60输入。通过键盘电路60输入不同的预设斜率值,可以使得拉载电路30获得不同的拉载斜率。此外,函数发生器20输出的所述方波信号的幅值、上升时间、下降时间、频率以及占空比等参数也可通过所述键盘电路60输入,主控制器10通过键盘电路60接收所述方波信号的各参数,并根据各参数控制函数发生器20输出相应的所述方波信号。
显示器70电性连接至所述主控制器10,用于在主控制器10的控制下显示键盘电路60输入的所述预设斜率值以及所述方波信号的各参数。
下面简述所述电源负载测试装置100的工作过程:
首先将所述拉载电路30的第一MOSFET Q1的漏极d1电性连接至一被测电源,如本实施例中的待测VRM200。接着键盘电路60首先输入所述预设斜率值以及所述方波信号的幅值、上升时间、下降时间、频率以及占空比等参数。主控制器10控制显示器70显示键盘电路60输入的上述信息,同时根据键盘电路60输入的方波信号的各参数控制所述函数发生器20输出相应的所述方波信号,随后主控制器10通过使能电路50控制拉载电路30以及电流检测电路40开始工作,拉载电路30则根据所述方波信号驱动VRM200输出相应的输出电流Io,电流检测电路40随后配合主控制器10检测所述输出电流Io的变化以相应判断出所述输出电流Io的斜率。主控制器10再将检测到的输出电流Io的斜率与所述预设斜率值进行比较,并根据比较结果控制函数发生器20对所述方波信号的幅值和/或上升时间及下降时间进行微调,直到输出电流Io的斜率与所述预设斜率值相等。
此时,电源负载测试装置100可以等效为一动态的电子负载,在电源负载测试装置100的作用下,使得VRM200的输出电流Io呈动态变化,实现对VRM200的动态测试。
所述的电源负载测试装置100通过主控制器10控制函数发生器20对方波信号的波形进行调节,从而可通过拉载电路30相应调节该电源负载测试装置100的拉载斜率使其达到所述预设斜率值,从而可根据需要设置所述预设斜率值即可获得较大的拉载斜率。此外,根据键盘电路60输入的不同的预设斜率值,所述电源负载测试装置100还可相应得到不同的拉载斜率,因此,具有较好的通用性。